特許 5754651 気相成長装置の温度調整方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5754651

(24)【登録日】2015年6月5日

(45)【発行日】2015年7月29日

(54)【発明の名称】気相成長装置の温度調整方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20150709BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-164744(P2012-164744)

(22)【出願日】2012年7月25日

(65)【公開番号】特開2014-27049(P2014-27049A)

(43)【公開日】2014年2月6日

【審査請求日】2014年7月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100131048

【弁理士】

【氏名又は名称】張川 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100095751

【弁理士】

【氏名又は名称】菅原 正倫

(72)【発明者】

【氏名】新井 祐司

【審査官】 小川 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０８６１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４０００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３０７３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３９２４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

サセプタと該サセプタ上に載置されたウェーハを加熱するヒータとを有する気相成長装置を用いて前記ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させるときの前記ウェーハの面内温度を調整する、気相成長装置の温度調整方法であって、
前記ヒータは載置された前記ウェーハの面内温度差を調整できるように複数の領域に分かれており、
前記ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させる際に、成長中の該エピタキシャル層の膜厚と、前記ウェーハの面内温度差の相関である第１相関、及び前記ヒータの前記領域間の出力比と、前記ウェーハの面内温度差の相関である第２相関をあらかじめ求めておき、前記第１相関及び前記第２相関を用い、前記エピタキシャル層の膜厚による前記ウェーハの面内温度差を、前記エピタキシャル層の膜厚に応じて前記ヒータ出力比により相殺するように補正することを特徴とする気相成長装置の温度調整方法。

【請求項2】

前記ヒータは前記ウェーハの外周部と中央部に該当する２つの領域に分かれており、
前記第１相関は、前記エピタキシャル層の膜厚と、前記ウェーハの外周部と中央部の温度差の相関であり、
前記第２相関は、前記２つの領域間の前記ヒータ出力比と、前記ウェーハの外周部と中央部の温度差の相関であり、
前記第１相関及び前記第２相関を用い、前記エピタキシャル層の膜厚による前記ウェーハの外周部と中央部の温度差を、前記エピタキシャル層の膜厚に応じて前記ヒータ出力比により相殺するように補正することを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置の温度調整方法。

【請求項3】

気相成長中における前記エピタキシャル層の膜厚において、随時前記ウェーハの外周部と中央部の温度差を前記第１相関に基づき推定し、その温度差を相殺する相殺温度差を与える前記ヒータ出力比を前記第２相関から求め、そのヒータ出力比となるように前記ヒータの出力を補正することを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置の温度調整方法。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の気相成長装置の温度調整方法を適用してエピタキシャルウェーハを製造することを特徴するエピタキシャルウェーハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気相成長装置の温度調整方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコンウェーハの一種として、シリコンウェーハの表面に、単結晶シリコンからなるエピタキシャル層を気相エピタキシャル成長させたエピタキシャルシリコンウェーハが開発されている。その製造方法としては、例えば枚葉式のエピタキシャル成長用のチャンバー（気相成長装置のチャンバー）に収納されたサセプタに、１枚のシリコンウェーハを水平配置する。その後、垂直な回転軸を中心にしてサセプタを回転させながらシリコンウェーハを、ハロゲンランプなどの熱源（ヒータ）により高温加熱（１０００〜１２００℃）し、成長ガスを流す。これにより、ウェーハ表面に反応ガスの熱分解（および還元）によって生成されたシリコンが析出し、ウェーハ表面に単結晶シリコンからなるエピタキシャル層が成長する。

【0003】

このようなエピタキシャルシリコンウェーハの製造を繰り返せば、エピタキシャル成長用チャンバーの内壁、特に成長ガスの出口部の内壁において、ポリシリコンやその副生成物である分解生成物が徐々に堆積する。これは、一般にウォールデポ（ウォールデポジション）と呼ばれる。このウォールデポは、放射熱を吸収するためにウェーハ面内の温度分布に悪影響を及ぼすためスリップの発生原因となる。

【0004】

ウォールデポの改善方法として、エピタキシャル成長工程では、定期的に、クリーニング温度（例えば１１９０℃程度）まで高めたチャンバー内に、塩化水素（ＨＣｌ）ガスなどのエッチングガスを流し、サセプタ表面やチャンバー内壁に堆積した分解生成物をエッチングするクリーニングが行われている。

【0005】

また、ウェーハ面内温度の調整方法に関し、特許文献１には、基板保持具（サセプタ）の基板非保持部に堆積する結晶の成長膜厚が増加するにつれて結晶成長用基板（ウェーハ）の温度が低下するという課題を解決する発明が提案されている。具体的には、特許文献１の発明では、予め定義された基板温度評価関数を用いて、結晶成長工程における基板保持具の基板非保持部に堆積した半導体結晶の膜厚に応じた基板温度を求める。その基板温度と設定温度の温度差を求め、設定温度にその温度差を加えることにより、気相成長工程における温度を補正している。

【0006】

また、特許文献２には、サセプタの複数のゾーン毎にワークコイル（ヒータ）を設け、サセプタを均一加熱するために、サセプタと各ワークコイルとの距離を変えることができる技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平９−２９８２３２号公報

【特許文献2】特開２００４−３４２４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、定期的なクリーニングによりウォールデポを除去する方法では、エピタキシャルウェーハの生産性が低下してしまうという問題点がある。また、特許文献１の方法では、ウォールデポによるウェーハ全体の温度低下は改善できるものの、ウォールデポによってウェーハ面内の温度分布（温度差）に不均一が生じた場合にはその温度分布の適正化（均一化）を図ることができない。また、特許文献２の方法では、ウォールデポとの関係で具体的にどのようにしてウェーハ面内の温度分布を均一化するかについては何も開示されていない。

【0009】

本発明は上記事情に鑑みになされたものであり、エピタキシャルウェーハの生産性を低下させることなく、エピタキシャル成長中に発生するウォールデポによるウェーハ面内温度の適正化を図り、スリップを改善することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。エピタキシャル成長膜厚の増加に伴うウォールデポの影響により発生するウェーハ面内温度差を抑制することで、スリップを改善することができるのではないかと考え、本発明に至った。

【0011】

すなわち、本発明は、サセプタと該サセプタ上に載置されたウェーハを加熱するヒータとを有する気相成長装置を用いて前記ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させるときの前記ウェーハの面内温度を調整する、気相成長装置の温度調整方法であって、
前記ヒータは載置された前記ウェーハの面内温度差を調整できるように複数の領域に分かれており、
前記ウェーハ上にエピタキシャル層を気相成長させる際に、成長中の該エピタキシャル層の膜厚と、前記ウェーハの面内温度差の相関である第１相関、及び前記ヒータの前記領域間の出力比と、前記ウェーハの面内温度差の相関である第２相関をあらかじめ求めておき、前記第１相関及び前記第２相関を用い、前記エピタキシャル層の膜厚による前記ウェーハの面内温度差を、前記エピタキシャル層の膜厚に応じて前記ヒータ出力比により相殺するように補正することを特徴とする。

【0012】

成膜するエピタキシャル層の膜厚を増加させていくと、それにともなってウォールデポも増加していく。ウォールデポが増加していくと、それにともなってウェーハの面内温度差が大きくなるという知見を本発明者は得ている。つまり、本発明者は、エピタキシャル層の膜厚とウォールデポによるウェーハの面内温度差とは相関があるという知見を得ている。そこで、気相成長させる際には予めその相関（第１相関）を求める。この第１相関を参照することで、ウォールデポ（エピタキシャル層の膜厚）によるウェーハの面内温度差を推定できる。また、本発明で用いられる気相成長装置のヒータはウェーハの面内温度差を調整できるように複数の領域に分かれている。そして、気相成長させる際には、領域間のヒータ出力比を変えたときにウェーハの面内温度差がどのように変わるか（第２相関）も予め求めておく。この第２相関を参照することで、第１相関から推定した温度差を相殺するヒータ出力比を決定できる。そして、そのヒータ出力比に補正することで、ウォールデポによるウェーハの面内温度差を抑制できる。その結果、スリップの発生を抑制できる。また、ウォールデポの除去のためのクリーニングを行う必要がないので、エピタキシャルウェーハの生産性の低下を抑制できる。

【0013】

本発明者は、ウォールデポの増加（エピタキシャル層の膜厚の増加）により、ウェーハの外周部の温度が徐々に低下していくという知見を得ている。そこで、本発明に係る温度調整方法において、前記ヒータは前記ウェーハの外周部と中央部に該当する２つの領域に分かれており、
前記第１相関は、前記エピタキシャル層の膜厚と、前記ウェーハの外周部と中央部の温度差の相関であり、
前記第２相関は、前記２つの領域間の前記ヒータ出力比と、前記ウェーハの外周部と中央部の温度差の相関であり、
前記第１相関及び前記第２相関を用い、前記エピタキシャル層の膜厚による前記ウェーハの外周部と中央部の温度差を、前記エピタキシャル層の膜厚に応じて前記ヒータ出力比により相殺するように補正するのが好ましい。

【0014】

これによって、ウォールデポによるウェーハの面内温度差（ウェーハ中央部と外周部の温度差）を効果的に抑制できる。

【0015】

また、本発明の温度調整方法のより具体的な態様として、気相成長中における前記エピタキシャル層の膜厚において、随時前記膜厚での前記ウェーハの外周部と中央部の温度差を前記第１相関に基づき推定し、その温度差を相殺する相殺温度差を与える前記ヒータ出力比を前記第２相関から求め、そのヒータ出力比となるように前記ヒータの出力を補正する。これによって、ウォールデポによるウェーハ中央部と外周部の温度差を抑制できる。

【0016】

本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、本発明の気相成長装置の温度調整方法を適用してエピタキシャルウェーハを製造することを特徴する。これによって、スリップの発生を抑えたエピタキシャルウェーハを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】気相成長装置１０の概略図である。

【図2】ランプ６０の配置位置を説明する図である。

【図3】ランプ出力比とウェーハの面内温度差の相関を示した図である。

【図4】成長中のエピタキシャル層の膜厚とウェーハの面内温度差の相関を示した図である。

【図5】気相成長の際にウェーハの面内温度差を補正するときの手順を示したフローチャートである。

【図6】実施例と比較例での、エピタキシャル層の膜厚に対するスリップ発生量を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る気相成長装置の温度調整方法及びエピタキシャルウェーハの製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明で用いられる枚葉式の気相成長装置を示す概略図（側面図）である。図１に示す気相成長装置１０は、気相成長（エピタキシャル成長）が行われるチャンバー（反応容器）１２を有している。そのチャンバー１２は、チャンバー１２の側壁を構成する筒状のチャンバーベース１１と、そのチャンバーベース１１を上下から挟む透明石英部材１３、１４とから構成されている。上側の透明石英部材１３はチャンバー１２の上壁を構成し、下側の透明石英部材１４はチャンバー１２の底壁を構成している。

【0019】

チャンバー１２内には、シリコン単結晶基板Ｗを上面のウェーハ載置面（座繰り部）１９で水平に支持するサセプタ１７が水平配置されている。このサセプタ１７には、例えば３つ以上の貫通孔１６が設けられ、この貫通孔１６に挿入されて上下動することでシリコン単結晶基板Ｗの載置、離間を行うリフトピン１５が配置されている。サセプタ１７はウェーハ回転機構１８に接続されている。このウェーハ回転機構１８は、エピタキシャル成長中にサセプタ１７を回転させることで、載置されたシリコン単結晶基板Ｗを回転させる。これにより、シリコンエピタキシャル層をシリコン単結晶基板Ｗ上に膜厚均一に成長させるようにしている。

【0020】

チャンバー１２（チャンバーベース１１）には、チャンバー１２内に原料ガスおよびキャリアガス（例えば、水素）を含む気相成長ガスを導入して、サセプタ１７上に載置されたシリコン単結晶基板Ｗの表面上に原料ガスとキャリアガスを供給するガス導入管２０が接続されている。なお、図１には、ガス導入管２０からチャンバー１２内に導入されたガスの流れを矢印Ｐで示している。また、チャンバー１２（チャンバーベース１１）のガス導入管２０が接続された側の反対側には、チャンバー１２内からガスを排出するガス排出管２１が接続されている。

【0021】

図１には図示していないが、気相成長装置１０には、図２に示すように、シリコン単結晶基板Ｗ上にエピタキシャル層を気相成長させる際に、ウェーハ１００（シリコン単結晶基板Ｗ＋エピタキシャル層）を加熱するランプ６０（ヒーター）が設けられている。そのランプ６０として例えばハロゲンランプが用いられる。ランプ６０は、チャンバー１２（透明石英部材１３、１４）の上下に配置されている。ランプ６０は複数のゾーン（領域）に分かれており、詳細には、チャンバー１２に対して、上側ゾーン３１、下側ゾーン３２、上側Ｏｕｔｅｒゾーン４１、上側Ｉｎｎｅｒゾーン４２、下側Ｏｕｔｅｒゾーン５１、下側Ｉｎｎｅｒゾーン５２の６つのゾーンに分かれている。なお、上側ゾーン３１は、上側Ｏｕｔｅｒゾーン４１と上側Ｉｎｎｅｒゾーン４２を合体させたゾーンである。下側ゾーン３２は、下側Ｏｕｔｅｒゾーン５１と下側Ｉｎｎｅｒゾーン５２とを合体させたゾーンである。ランプ６０のうち、Ｏｕｔｅｒゾーン４１、５１は、ウェーハ１００のウェーハ外周部１０１に対峙するゾーンとされている。そのため、ランプ６０のうちＯｕｔｅｒゾーン４１、５１に配置されたランプ６１（以下、外側ランプという）はウェーハ外周部１０１の加熱に奇与する。他方、Ｉｎｎｅｒゾーン４２、５２は、ウェーハ１００のウェーハ中央部１０２に対峙するゾーンとされている。そのため、ランプ６０のうちＩｎｎｅｒゾーン４２、５２に配置されたランプ６２（以下、内側ランプという）はウェーハ中央部１０２の加熱に奇与する。

【0022】

ランプ６０の出力はランプ制御部２５（図２参照）によって制御されている。ランプ制御部２５は、各種処理を実行するＣＰＵ、ランプ６０の電力を供給する電力供給回路等から構成されている。ランプ制御部２５は、ランプ６０に供給する電力を調整することで、気相成長中のウェーハ１００面内の温度調整を実施する。具体的には、ランプ制御部２５は、（１）上側ゾーン３１の配置されたランプ６０と下側ゾーン３２に配置されたランプ６０の出力比（以下、（１）のゾーンのランプ出力比という）、（２）上側Ｏｕｔｅｒゾーン４１に配置された外側ランプ６１と上側Ｉｎｎｅｒゾーン４２に配置された内側ランプ６２の出力比（以下、（２）のゾーンのランプ出力比という）、（３）下側Ｏｕｔｅｒゾーン５１に配置された外側ランプ６１と下側Ｉｎｎｅｒゾーン５２に配置された内側ランプ６２の出力比（以下（３）のゾーンのランプ出力比という）、の３対の出力比を適宜調整することによってウェーハ１００面内の温度調整を実施している。

【0023】

ここで、図３は、外側ランプ６１と内側ランプ６２の出力比を変化させたときのウェーハ１００の面内温度差の実験例を示した図である。なお、図３では、ある一定の濃度の不純物が注入されたサンプルとなるウェーハ１００をアニールし、そのときのウェーハ面内の抵抗率を測定し、得られた抵抗率を温度換算して面内温度差を算出した。図３の縦軸は、ランプ出力比として、全体パワー（外側ランプ６１に割り振られるパワー＋内側ランプ６２に割り振られるパワー）に対する外側ランプ６１に割り振られるパワー割合（％）を示している。なお、ここでは、（２）のゾーンのランプ出力比と（３）のゾーンのランプ出力比の双方を図３の各プロット点７２のランプ出力比となるように変化させている。図３の横軸は、ウェーハ１００のウェーハ中央部１０２とウェーハ外周部１０１の温度差（ウェーハ中央部１０２の温度−ウェーハ外周部１０１の温度）を示している。横軸の温度差がプラス側では、ウェーハ中央部１０２の温度に対してウェーハ外周部１０１の温度が低くなっていることを示している。反対に、横軸の温度差がマイナス側では、ウェーハ中央部１０２の温度に対してウェーハ外周部１０１の温度が高くなっていることを示している。

【0024】

図３に示すように、外側ランプ６１と内側ランプ６２の出力比に応じてウェーハ１００の面内温度差（ウェーハ中央部１０２とウェーハ外周部１０１の温度差）が変化することが分かる。具体的には、外側ランプ６１の出力比を小さくするほど、ウェーハ外周部１０１の温度が低下していく（ウェーハ中央部１０２とウェーハ外周部１０１の温度差がプラス側に大きくなっていく）。また、図３には、各プロット点７２を最小二乗法等で直線近似して得られたライン（近似直線）７１を図示している。近似直線７１は、ｙ＝−１．７１４ｘ＋５１．９５９の直線となっている。近似直線７１の決定係数Ｒ^２は０．９９８、つまり１に非常に近い値となっている。そのため、図３の例では、ランプ出力比とウェーハ１００の面内温度差とはほぼ比例関係であると言える。

【0025】

以上に説明した気相成長装置１０を用いてエピタキシャルシリコンウェーハの製造が行われる。このとき、ウェーハの製造を繰り返せば、チャンバー１２の内壁、特にガス排出管２１付近の内壁１２１（図１参照）に堆積するウォールデポが増加していく。そのウォールデポにより、ランプ６０からの放射熱が吸収されるので、エピタキシャル成長の際にはウェーハの面内温度分布が不均一になる。その結果、スリップが発生することがある。ウェーハの面内温度差を抑制（スリップの発生量を抑制）するために、本発明では、エピタキシャル成長中の外側ランプ６１と内側ランプ６２の出力比を、エピタキシャル層の膜厚に応じて補正している。以下では、その補正の詳細を実施例として説明する。

【実施例】

【0026】

先ず、これから製造しようとするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法について説明すると、不純物としてボロンを含有した抵抗率が８．０〜１２．０Ω・ｃｍ、直径が２００ｍｍのシリコン基板を用意する。そして、そのシリコン基板上に、成長温度１１３０℃、ドーパントガスにＢＨ３、成膜ガスにトリクロロシラン（ＴＣＳ）を用いて抵抗率１０．０Ω・ｃｍ、膜厚５〜２００μｍのエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル成長（ＣＶＤ法）を行うとする。

【0027】

本実施例では、そのエピタキシャル成長の前（正式のエピタキシャルシリコンウェーハを製造する前）にあらかじめ、上記のエピタキシャルシリコンウェーハを製造するときの条件と同一条件で、エピタキシャル層の膜厚が５〜２００μｍの複数のサンプルなるエピタキシャルウェーハを製造する。このとき、各ウェーハを製造するときのランプ出力比は、外側ランプ６１の出力比＝５０％、内側ランプ６２の出力割合＝５０％で固定とする。つまり、ランプ出力比の補正を行わないで、各ウェーハを製造する。そして、製造したウェーハごとの（エピタキシャル層の膜厚ごとの）ウェーハの面内温度差、具体的にはウェーハの中央部と外周部の温度差を測定する。ここでは、図３の面内温度差の測定と同様の方法、つまりウェーハ面内の抵抗率を測定し、その抵抗率を温度換算して、ウェーハの面内温度差を測定した。図４はその測定結果を示している。図４の横軸はエピタキシャル層の膜厚を示し、縦軸はウェーハの面内温度差（中央部の温度−外周部の温度）を示している。図４では、各ウェーハの測定結果をプロット点７４で示している。

【0028】

図４に示すように、エピタキシャル層の膜厚が大きくなるほど、ウェーハの面内温度差が大きくなっている（ウェーハの外周部の温度が低下していく）。また、図４には、各プロット点７４を最小二乗法等で直線近似して得られたライン（近似直線）７３を図示している。近似直線７３は、ｙ＝０．２９６ｘ−２．１８２の直線となっている。近似直線７３の決定係数Ｒ^２は０．９７８、つまり１に非常に近い値となっている。そのため、図４の例では、エピタキシャル層の膜厚とウェーハの面内温度差とは比例関係となっている。このように、正式にエピタキシャルシリコンウェーハを製造する前に、図４の近似直線７３（第１相関）をあらかじめ求めておく。

【0029】

また、図４の相関に加えて、正式にエピタキシャルシリコンウェーハを製造する前にあらかじめ、外側ランプ６１と内側ランプ６２の出力比を変えたときのウェーハの面内温度差（中央部の温度−外周部の温度）を求めておく。つまり、先に説明した図３に示すような相関をあらかじめ求めておく。この実施例では、図３の相関、つまり近似直線７１（第２相関）が得られた。

【0030】

近似直線７３（第１相関）及び近似直線７１（第２相関）を予め求めた後、上記の製造条件で、エピタキシャルシリコンウェーハの製造を開始する。このとき、近似直線７３及び近似直線７１を用いて、エピタキシャル層の膜厚に応じてランプ出力比を補正する。ここで、図５は、その補正の手順を示したフローチャートである。

【0031】

先ず、エピタキシャル成長の際のウェーハの目標温度（この実施例では１１５０℃）を設定し、その目標温度に応じたランプパワー（ランプ６０の総パワー）を設定する（Ｓ１）。次に、Ｓ１で設定したランプパワーを、図２の各ゾーン３１、３２、４１、４２、５１、５２に割り振る（Ｓ２）。具体的には、各ゾーンのランプ出力比が、上側ゾーン３１：下側ゾーン３２＝５０％：５０％、上側Ｏｕｔｅｒゾーン４１：上側Ｉｎｎｅｒゾーン４２＝５０％：５０％、下側Ｏｕｔｅｒゾーン５１：下側Ｉｎｎｅｒゾーン５２＝５０％：５０％となるように設定する（Ｓ２）。つまり、エピタキシャル成長の開始時では、外側ランプ６１の出力比＝５０％、内側ランプ６２の出力比＝５０％に設定する。その後、そのランプ出力比となるように各ランプ６０に電力供給されて、シリコン基板上にエピタキシャル層の成膜を開始する。

【0032】

エピタキシャル成長中においては、エピタキシャル層の膜厚を随時把握する（Ｓ３）。エピタキシャル層は一定の成長速度で成膜していくので、成長時間を計測することで、随時膜厚を把握することができる。

【0033】

次に、図４の近似直線７３を用いて、Ｓ３で把握した膜厚でのウェーハの面内温度差を随時推定する（Ｓ４）。具体的には、例えばある時点での膜厚が５０μｍのときには、近似直線７３のｘに５０を代入してｙ（面内温度差）を求める。この場合、ｙ＝１２．６２となる。つまり、膜厚が５０μｍのときには、ウェーハの中央部に対して外周部は約１２℃低下していると推定できる。

【0034】

次に、Ｓ４で推定した面内温度差を相殺する温度差（相殺温度差）を与えるランプ出力比を図３の近似直線７１から求める（Ｓ５）。具体的には例えば膜厚が５０μｍのときには、相殺温度差＝−１２．６２℃となり、その相殺温度差（−１２．６２）を近似直線７１のｘに代入してｙ（ランプ出力比）を求める。この場合、ｙ＝７３．５９となる。つまり、外側ランプ６１の出力比＝７４％、内側ランプ６２の出力比＝２６％となる。

【0035】

次に、Ｓ５で求めたランプ出力比となるように、各ランプ６０の出力を補正する（Ｓ６）。膜厚が５０μｍのときには、外側ランプ６１の出力比＝７４％、内側ランプ６２の出力比＝２６％に補正されることになる。なお、Ｓ６では、上側ゾーン３１と下側ゾーン３２のランプ出力比を５０％：５０％で固定で、上側Ｏｕｔｅｒゾーン４１と上側Ｉｎｎｅｒゾーン４２のランプ出力比及び下側Ｏｕｔｅｒゾーン５１と下側Ｉｎｎｅｒゾーン５２のランプ出力比のそれぞれを、Ｓ５で求めたランプ出力比に補正している。これによって、その時点での膜厚でのウォールデポによるウェーハの面内温度差を解消（相殺）することができる。

【0036】

Ｓ６の後、Ｓ３に戻って、次の時点での膜厚を把握し（Ｓ３）、その膜厚でのウェーハの面内温度差を近似直線７３を用いて推定する（Ｓ４）。なお、Ｓ４で推定される面内温度差は、先のＳ６による補正で面内温度差を解消させた場合には、その解消させた状態を基準とした面内温度差ではなく、これまでにランプ出力比（面内温度差）を補正しなかったとしたときの面内温度差である。その後、Ｓ５、Ｓ６により、ランプ出力比を再度補正する。

【0037】

このように、エピタキシャル成長中では、Ｓ３〜Ｓ６が繰り返し実施されて、随時エピタキシャル層の膜厚に応じて繰り返しランプ出力比が補正される。その後、エピタキシャル層の膜厚が目標値になった場合に、図５の補正を終了する。なお、図５のＳ３の膜厚の把握、Ｓ４の面内温度差の推定、Ｓ５のランプ出力比の算出は作業員自らが定期的に（例えばエピタキシャル層が５０μｍ成膜される時間間隔ごとに）行っても良いし、ランプ制御部２５（図２参照）が行っても良い。作業員自らＳ３〜Ｓ５を行った場合には、Ｓ６において、作業員は、Ｓ５で算出したランプ出力比をランプ制御部２５に入力すれば良い。

【0038】

図５の温度制御を適用して得られた、エピタキシャル層の膜厚が５〜２００μｍの複数のエピタキシャルウェーハに対してスリップ発生量を測定した。なお、スリップ発生量の測定は、ＳＰ−１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて行った。具体的には、レーザー光をウェーハ表面に当ててウェーハからの反射強度を測定し、その反射強度からスリップ長を判別した。図６のライン８１は、その測定結果を示している。なお、図６では、エピタキシャル層の膜厚（横軸）に対するスリップ発生量（縦軸）の図となっている。ライン８１で示すように、エピタキシャル層の膜厚の増加に伴い、ランプ出力比を調整することでウェーハの面内温度差を抑制することができ、スリップ発生量を改善（この例では、スリップ発生量＝０ｍｍ）できることが示された。

【比較例】

【0039】

比較例として、ランプ出力比の補正以外は、実施例と同一条件でエピタキシャルウェーハを製造した。つまり、不純物としてボロンを含有した抵抗率が８．０〜１２．０Ω・ｃｍ、直径が２００ｍｍのシリコン基板を用意した。そのシリコン基板上に、成長温度１１３０℃、ドーパントガスにＢＨ３、成膜ガスにトリクロロシラン（ＴＣＳ）を用いて抵抗率１０．０Ω・ｃｍ、膜厚５〜２００μｍとなるようなエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル成長（ＣＶＤ法）行うことによってサンプルとなるエピタキシャルウェーハを製造した。このとき、外側ランプ６１の出力比＝５０％、内側ランプ６２の出力比＝５０％で固定して（ウェーハの面内温度差の補正を行わないで）、エピタキシャルウェーハを製造した。なお、この比較例のエピタキシャルウェーハは、図４の相関を求めるときに製造したエピタキシャルウェーハと同じである。

【0040】

比較例でのエピタキシャルウェーハの面内温度差は先に説明した図４で示される。図４に示すように、ランプ出力比の補正を行わないと、エピタキシャル層の膜厚の増加にともなって面内温度差が大きくなるという結果が得られた。

【0041】

比較例のエピタキシャルウェーハのスリップ発生量を測定した。図６のライン８２はその測定結果を示している。ライン８２で示すように、ランプ出力比の補正を行わないと、エピタキシャル層の膜厚の増加にともなって、スリップ発生量が増加してしまうという結果が得られた。図６の例では、エピタキシャル層の膜厚が２００μｍのときにスリップ発生量は９１２ｍｍとなった。

【0042】

以上説明したように、本実施形態によれば、エピタキシャル成長の際には、エピタキシャル層の膜厚に応じて面内温度差が相殺されるようにランプ出力比が補正されるので、ウェーハの面内温度差を抑制でき、その結果、スリップの発生を抑制できる。また、ウォールデポの除去のためのクリーニングの頻度を低減できるので、エピタキシャルウェーハの生産性を向上できる。

【0043】

なお、上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。例えば、上記実施形態では、シリコンウェーハの例について説明したが、ＧａＰウェーハ等、他の半導体ウェーハのエピタキシャル成長にも本発明の温度調整方法を適用できる。また、上記実施形態では、ランプを配置するゾーンとしてウェーハの径方向に２つのゾーン（Ｏｕｔｅｒゾーン、Ｉｎｎｅｒゾーン）を設定していたが、ウェーハの径方向に３つ以上のゾーン（例えば、ウェーハの外周部に該当するゾーン、中央部に該当するゾーン、外周部と中央部の間の中間部に該当するゾーン）を設定して、それらゾーン間のランプ出力比を膜厚に応じて調整するようにしても良い。これによれば、より精密に、ウェーハの面内温度の均一化を図ることができる。また、上記実施形態では、各ランプの位置は固定でランプに供給する電力を変えることでランプ出力比を調整していたが、サセプタ（ウェーハ）とランプとの垂直方向の距離を変更できるようにし、一方のゾーンでのその距離と、他方のゾーンでのその距離との比をランプ出力比に換算しても良い。

【0044】

また、上記実施形態では、上側ゾーンのランプ出力比と下側ゾーンのランプ出力比の双方をエピタキシャル層の膜厚に応じて補正していたが、どちらか一方のランプ出力比をエピタキシャル層の膜厚に関わらず固定とし、他方のランプ出力比だけを膜厚に応じて補正しても良い。この場合、図３に対応する相関として、補正する方のゾーンのランプ出力比とウェーハの面内温度差の相関を予め求めておき、その相関に基づきランプ出力比の補正を行えば良い。

【0045】

また、上記実施形態では、上側ゾーンと下側ゾーンの間のランプ出力比を同じ（５０％：５０％）としていたが、異ならせても良い。例えば、上側ゾーンを７０％、下側ゾーンを３０％のランプ出力比となるように総パワーを割り振った場合、そのランプ出力比用の図３、図４に対応する相関を予め求めておく。そして、その相関に基づき、上側Ｏｕｔｅｒゾーン、上側Ｉｎｎｅｒゾーン間のランプ出力比と、下側Ｏｕｔｅｒゾーン、下側Ｉｎｎｅｒゾーン間のランプ出力比の双方又は一方をエピタキシャル層の膜厚に応じて補正する。

【符号の説明】

【0046】

１０ 気相成長装置
１２ チャンバー
１７ サセプタ
２５ ランプ制御部
３１ 上側ゾーン
３２ 下側ゾーン
４１ 上側Ｏｕｔｅｒゾーン
４２ 上側Ｉｎｎｅｒゾーン
５１ 下側Ｏｕｔｅｒゾーン
５２ 下側Ｉｎｎｅｒゾーン
６０、６１、６２ ランプ（ヒータ）
７１ 近似直線（第２相関）
７３ 近似直線（第１相関）
１００ ウェーハ
１０１ ウェーハ外周部
１０２ ウェーハ中央部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】